Question

我正在试验Haskell中的外部函数接口。我想实现一个简单的测试，看看我是否可以进行相互递归。所以，我创建了以下Haskell代码：

module MutualRecursion where
import Data.Int

foreign import ccall countdownC::Int32->IO ()
foreign export ccall countdownHaskell::Int32->IO()

countdownHaskell::Int32->IO()
countdownHaskell n = print n >> if n > 0 then countdownC (pred n) else return ()

请注意，递归情况是对countdownC的调用，因此这应该是尾递归的。

在我的C代码中，我有

#include <stdio.h>

#include "MutualRecursionHaskell_stub.h"

void countdownC(int count)
{
    printf("%d\n", count);
    if(count > 0)
        return countdownHaskell(count-1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    hs_init(&argc, &argv);

    countdownHaskell(10000);

    hs_exit();
    return 0;
}

这同样是尾递归。那我就做一个

MutualRecursion: MutualRecursionHaskell_stub
    ghc -O2 -no-hs-main MutualRecursionC.c MutualRecursionHaskell.o -o MutualRecursion
MutualRecursionHaskell_stub:
    ghc -O2 -c MutualRecursionHaskell.hs

并使用make MutualRecursion进行编译。

并且......在运行时，它会在打印8991后出现段错误。就像确保gcc本身可以在相互递归中处理tco的测试一样，我做了

void countdownC2(int);

void countdownC(int count)
{
    printf("%d\n", count);
    if(count > 0)
        return countdownC2(count-1);
}

void countdownC2(int count)
{
    printf("%d\n", count);
    if(count > 0)
        return countdownC(count-1);
}

这很好用。它也适用于C语言和Haskell中的单递归情况。

所以我的问题是，有没有办法向GHC表明对外部C函数的调用是尾递归的？我假设堆栈帧确实来自从Haskell到C的调用，而不是相反，因为C代码非常明显地是函数调用的返回。

Answer 1

我相信跨语言的C-Haskell尾调用非常非常难以实现。

我不知道确切的细节，但C运行时和Haskell运行时非常不同。据我所知，这种差异的主要因素是：

不同的范例：纯粹的功能性与命令性的
垃圾收集与手动内存管理
lazy semantics vs strict one

鉴于这种差异，可能在语言边界存活的优化种类几乎为零。理论上，也许可以发明一个特殊的C运行时和Haskell运行时，以便一些优化是可行的，但GHC和GCC并不是这样设计的。

只是为了展示潜在差异的一个例子，假设我们有以下Haskell代码

p :: Int -> Bool
p x = x==42

main = if p 42
       then putStrLn "A"     -- A
       else putStrLn "B"     -- B

main的可能实现可能如下：

在堆栈上推送A的地址
在堆栈上推送B的地址
在堆栈上推送42
跳转到p
A：打印“A”，跳到最后
B：打印“B”，跳到最后

而p的实施方式如下：

p：从堆栈中弹出x
从堆栈

b

从堆栈

a

测试x反对42
如果相等，请跳至a
跳转到b

注意如何使用两个返回地址调用p，每个可能的结果一个。这与C不同，C的标准实现仅使用一个返回地址。跨越边界时，编译器必须考虑到这种差异并进行补偿。

上面我也没有考虑p的论点是一个thunk的情况，以保持简单。 GHC分配器也可以触发垃圾收集。

请注意，上述虚构实现过去实际上是由GHC（所谓的“推/输”STG机器）使用的。即使现在不再使用它，“eval / apply”STG机器也只是稍微靠近C运行时。我甚至不确定使用常规C堆栈的GHC：我认为它没有，使用它自己的。

您可以查看GHC developer wiki以查看血腥详情。

Answer 2

虽然我不是Haskel-C interop的专家，但我不认为从C到Haskel的调用可以是一个直接的函数调用 - 它很可能必须通过中介来设置环境。因此，您对haskel的调用实际上包括调用此中间人。这个电话很可能是由gcc优化的。但是从中间人到实际的Haskel例程的调用并没有被完美地优化 - 所以我认为，这就是你正在处理的事情。您可以检查装配输出以确保。

在C和Haskell的相互递归中编译尾调用优化

2 个答案: